(57)【要約】【課題】  簡易な工程、低コストな方法でゲルマニウム成分を付着させた、健康増進、治療効果等に優れた綿を提供する。また、その綿を素材とする紡績糸、織物、編物、不織布等の中間製品、及びこれらを用いた各種繊維製品を提供する。【解決手段】  開綿、混綿等の綿調製工程で、ゲルマニウム成分含有微粒子と綿とを、高速回転下に処理して、ゲルマニウム成分含有微粒子を綿に付着させる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
綿調製工程で、ゲルマニウム成分含有微粒子を綿に付着させたゲルマニウム成分付着綿
【請求項２】
綿調製工程が、３００回転／分以上で回転する容器中でゲルマニウム成分含有微粒子と綿とを処理する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載のゲルマニウム成分付着綿
【請求項３】
ゲルマニウム成分含有微粒子が、ゲルマニウム鉱石、金属ゲルマニウム、酸化ゲルマニウム、ゲルマニウム合金、有機ゲルマニウム化合物の少なくとも一つであることを特徴とする請求項１に記載のゲルマニウム成分付着綿
【請求項４】
綿調製工程で、ゲルマニウム成分含有微粒子と共に、他の遠赤外線放射性微粒子、あるいは放射性鉱物微粒子の少なくとも一種を綿に付着させたことを特徴とする請求項１に記載のゲルマニウム成分付着綿
【請求項５】
綿が、羊毛、木綿、ポリエステル、レーヨンの少なくとも一つであることを特徴とする請求項１に記載のゲルマニウム成分付着綿
【請求項６】
綿が、凹状部分を有する異形断面溶融紡糸繊維であることを特徴とする請求項１に記載のゲルマニウム成分付着綿
【請求項７】
綿が、表面に微細な粗面化構造を有する溶融紡糸繊維であることを特徴とする請求項１に記載のゲルマニウム成分付着綿
【請求項８】
請求項１に記載のゲルマニウム成分付着綿を構成要素として含む健康用繊維製品
【請求項９】
請求項１に記載のゲルマニウム成分付着綿よりの紡績糸、織物、編物、不織布の少なくとも一つを構成要素として含む健康用繊維製品
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゲルマニウム成分含有微粒子を付着させた綿に関する。さらに詳しく述べると、ゲルマニウム成分の機能に基づく健康増進、治療・治癒、快適等の効果を有する綿、あるいはその綿を素材として用いた紡績糸、織物、編物、不織布等の中間製品、さらには、これらを用いた各種繊維製品に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、健康の増進、治療・治癒、快適性向上などを目的に、身体に装着、あるいは接触する繊維製品に、有効な機能を持たせる試みが行われている。なかでも、ゲルマニウム成分の優れた機能を利用した、ゲルマニウム成分を含有した繊維製品の効果は注目に値する。  
ゲルマニウム成分は人体の細胞に作用して、肩凝り、腰痛、筋肉痛などの鎮静効果、消炎効果、さらには、疲労回復効果、安眠効果、精神安定化効果などが認められている。その根拠は完全には解明されていないが、自由電子、マイナス電子によるプラスに帯電している人体表面の中和作用や、遠赤外線放射作用などが提唱されている。
【０００３】
従来、ゲルマニウム成分を繊維製品あるいは、繊維製品の材料となる素材繊維に付与する方法が種々検討されている。例えば、ゲルマニウム成分を、固着剤と共に塗膜を形成する方法が試みられている（特許文献１参照）。また、合成繊維、半合成繊維、再生繊維の紡糸前の液状原料中に、ゲルマニウム成分含有微粒子を混合し、いわゆる、混合紡糸することが提案されている（特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−３０９１３８号公報（第２頁・請求項１  等）
【特許文献２】特開２００３−３４２８３０号公報（第２頁・請求項１、同請求項２  等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
繊維素材や繊維製品に、ゲルマニウム成分を付与、含有させる方法には種々の課題がある。目的とする健康、治癒、快適等の効果が優れていることはもちろん、繊維素材や繊維製品の本来の品質を低下させないこと、付与工程でトラブルがなく、順調に作業が進むこと、付与するための機械、装置や作業が簡便で、コスト高とならないことなどを満足させなければならない。また、大前提として、対象とする繊維素材あるいは繊維製品に適用可能であることが必要である。例えば、綿、糸、布帛など、対象物の形状、集合状態により、適用手段に制限がある。  
【０００６】
上述の特許文献１では、固着剤を用いているが、塗布液の調製や塗布する工程が煩雑であり、また、ゲルマニウム成分含有微粒子が塗膜に被覆されて隠れてしまい、その効果を十分に発揮することができない。さらに、平面状の布帛などに塗布することはできるが、綿状、糸状など、他の形態の対象には適用できないか、非常に困難である。
特許文献２は混合紡糸を行っているので、ゲルマニウム成分含有微粒子のほとんどは繊維ポリマーの内部に包み込まれており、繊維表面に一部が露出しているものがあったとしても、その割合は非常に少なく、やはり、その効果を十分に発揮することができない。また、紡糸溶液や融液に異物である粒子を混合することは、紡糸性や紡糸以降の工程性の低下や、繊維物性の低下をもたらす。さらに、この混合紡糸は、本質的に、川上の繊維製造企業が大規模に実施する方法で小回りがきかず、多種の銘柄、製品への適用には適当ではない。また、混合紡糸は、液体状態の原料を紡糸する合成、半合成あるいは再生繊維には適用できるが、羊毛、木綿など重要な位置を占める天然繊維では実施することはできない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、上記の目的を達するために鋭意検討を加えた結果、開綿、混綿等を行う綿調製工程で、ゲルマニウム成分含有微粒子を綿に付着させることにより、上述の難点を解決し、簡易な工程処理により、優れた機能を有する綿を得ることができた。
特に、綿調製工程で、３００回転／分以上で回転する収容器中で、両者を処理することにより、ゲルマニウム成分含有微粒子が綿塊の各部分に均一に分散し、かつ、繊維に強く付着した綿が得られることを見出した。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、ゲルマニウム成分含有微粒子を付着させた綿を得ることができる。
付着処理は、従来の綿調製工程、設備を用いて、あるいは小改造で行うことができ、操作も複雑ではなく、工程は低コストである。また、付着工程でも特にトラブルはない。
微粒子の付着形態は、電子顕微鏡観察などによると、一本の繊維の凹部に入り込んだり、繊維間に挟み込まれたり、微粒子の一部部分が繊維基質内部に埋没する場合もあるが、基本的に、微粒子の存在位置は、繊維の表面および表面付近である。従って、微粒子の機能が発揮しやすく、健康増進、治療・治癒、快適性向上等、優れた効果を有する。
【０００９】
また、綿塊に対して付着させるので、綿状とすることのできるすべての繊維に適用することができる。すなわち、合成繊維、半合成繊維、再生繊維のみでなく、羊毛、木綿など天然繊維にも適用可能である。
さらに、綿を構成する繊維物性等、繊維品質への悪影響はなく、また、以降の加工工程、すなわち、紡績、布帛化、縫製等での工程性も良好である。従って、基本品質および健康効果等の機能の優れた綿、および紡績糸、織物、編物、不織布等の中間製品、さらには、各種繊維製品を得ることができる。
【００１０】
本発明は、綿調製工程で、綿塊に対してゲルマニウム成分含有微粒子を付着させると言う従来にない発想を実施したところ、意外にも、簡便な工程でも、上述のような大きな成果を発揮できることを見出したものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について詳しく説明する。
綿調製工程とは、ベール等に梱包された綿を開封して取り出し、開綿や混綿を行う工程を言う。紡績を行わず、綿をそのまま使用する場合には、処理後、適宜、綿塊状あるいは綿シート状で収容する。紡績を行う場合には、次のカード工程等に移送する。
綿調製工程の典型的装置配列例を述べると、開綿処理を行う開綿機、さらに綿をほぐす砕綿機、綿の均一化や除塵を行う混綿機、収納あるいは次工程への滞留部である収納器よりなる。
【００１２】
ゲルマニウム成分含有微粒子は、適当な段階で綿に添加するが、開綿機内で綿に添加、混合するのが好適である。次いで、砕綿機に移送し、綿収容器を回転することにより、綿をほぐすと共に、ゲルマニウム成分含有微粒子の綿への混合、付着を促進する。
次いで、綿およびゲルマニウム成分含有微粒子の系を、ダクト中を送風して、混綿機に移送する。混綿機中でも回転容器中で回転処理を行い、さらに微粒子の付着を促進する。  
砕綿機および混綿機での回転速度は、300回転／分（rpm）以上が有効であり、特に、700〜2,000rpmが好ましい。300rpm以下では、混入、付着効果が不十分である。一方、2,000rpm以上としても効果は大とならず、むしろ低下することがある。一般には、砕綿機に比べて、混綿機での回転速度をやや大とする。
次いで、ゲルマニウム成分付着綿を、送風ダクトにより、綿収納器へと移送する。
【００１３】
本発明におけるゲルマニウム成分含有微粒子としては、ゲルマニウム金属およびゲルマニウム化合物を含有する種々の微粒子が用いられる。その例として、ゲルマニウム鉱石、金属ゲルマニウム、酸化ゲルマニウム、ゲルマニウム合金、有機ゲルマニウム等がある。
ゲルマニウム鉱石は、ゲルマニウム金属や無機ゲルマニウムを高濃度で含有している。ゲルマニウム合金としては、インジウム、銀、金、クロム等との合金がある。有機ゲルマニウムの例としては、ゲルマニウム原子にアルキル基、水酸基、カルボキシル基、水素あるいはこれらの誘導基が結合しているものがある。
【００１４】
ゲルマニウム成分含有微粒子は、好ましくは粒径７μm以下、より好ましくは５μm以下のものが用いられる。ここに、粒径とは、粒子形状を概略球状に換算した平均値である。粒径が７μm以上では、粒子の綿への付着が不十分である。粒径は小の方が、付着には好都合であるが、小さすぎると微粒子調製や付着工程が煩雑となり、０．０２μm以上が好ましい。微粒子の調製は、粉砕、溶液からの沈殿など通常の方法が用いられる。
【００１５】
ゲルマニウム成分含有微粒子の綿への付着量は、綿の重量に対して、好ましくは０．０１〜８％、より好ましくは０．０３〜６％である。０．０１wt％以下では本発明の効果はなく、一方、８wt％以上では、付着に困難が伴う割には効果が発揮されず、また綿の品質や後工程のトラブルをもたらすので好ましくない。
微粒子の付着量は、微粒子付着綿に適度の回転・もみすり力を加えた後、ゲルマニウム成分を定量する等の方法で測定する。
綿調製工程で加えるゲルマニウム成分含有微粒子は、すべて綿に付着するわけではなく、微粒子および綿の性状により付着率は異なるので、微粒子の添加量は付着率を考慮して決定しなければならない。
【００１６】
ゲルマニウム成分含有微粒子の健康効果をさらに発揮させるため、綿調製工程において、ゲルマニウム成分含有微粒子と共に、他の遠赤外線放射性微粒子あるいは放射性鉱物微粒子を同時に付着させることが好ましい。
遠赤外線放射性微粒子の例としては、ジルコニウム、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、クロム、チタン、鉄等の酸化物あるいはこれらの複合化合物、複合組成物よりなる、又は、それらを含む微粉末がある。特に、電気石とも言われるトルマリンの効用が大である。
また、放射性鉱物微粒子としては、ウラン、トリウム、イットリウムなどの放射性希有元素を含むものが用いられる。その例として、サマルスキー石、フェルグゾン石、カルノー石、トリウム石、モナズ石、トロゴム石、燐灰ウラン石、ベタフォ石、ユークセン石、ガドリン石、グリファイト石、メタ燐重土ウラン石、閃ウラン石、ウラノビライト、ウラノトリアナイトなどがある。
【００１７】
これらのゲルマニウム成分含有微粒子と共に付着させる遠赤外線放射性微粒子あるいは放射性鉱物微粒子の粒径は、ゲルマニウム成分含有微粒子と同様な範囲が好ましい。また、その好適な付着量範囲は、目的とする効果の程度により異なるが、微粒子全体として、０．０１〜８wt％が好ましい。
本発明におけるゲルマニウム成分付着綿の綿としては、綿の形状となるいかなる繊維をも用いることができる。すなわち、繊維の長さが適度に短く、捲縮などがかかっていて、繊維が相互に絡まり合うものであればよく、天然繊維、合成繊維、再生繊維など広く適用される。その例としては、天然繊維では羊毛、木綿など、合成繊維ではポリエステル、アクリル、ナイロン、ビニロン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニルなど、再生繊維ではレーヨンなどがある。そのうちでも、実用上の重要性、効果を考えると、羊毛、木綿、ポリエステル、レーヨンが代表的である。綿を構成する繊維の太さ、長さ、形状等は、綿の用途に応じた通常のものに準じたものが用いられる。
【００１８】
本発明者は、ゲルマニウム成分含有微粒子の綿への付着しやすさは、綿を構成する繊維の種類、繊維一本一本（単繊維と言う）の形状、繊維の集合状態などに依存することを見出した。単繊維の表面形状や繊維の捲縮状態などが複雑なものでは、付着しやすい傾向がある。微粒子が、引っかかり状態となりやすいものと推測される。
天然繊維は、単繊維表面、断面が複雑であり、本発明の付着処理が有効である。羊毛では、スケールがあり、木綿では、凹凸や中空部がある。
合成繊維は、溶融紡糸、乾式紡糸あるいは湿式紡糸により糸状を形成した後、延伸、熱処理、捲縮付与等の工程を経て、適度の長さに切断され、この短繊維が絡まり合うことにより綿状となる。これらの綿形成繊維の製造条件により微粒子の付着しやすさが異なってくる。
【００１９】
その中でも、紡糸条件の影響がかなり大であることを見出した。すなわち、微粒子付着性は、湿式紡糸、乾式紡糸、次いで溶融紡糸の順であり、その理由を、繊維表面の形状に関連して次のように推定した。溶融紡糸では、繊維原料樹脂そのものを溶融して紡糸口金より気体（空気）中に押し出して糸状を形成するため、一般に、単繊維の表面が単純であり、相対的に、微粒子が付着しにくい。乾式紡糸は、繊維原料樹脂をその溶剤に溶解し、気体中に押し出す方式である。紡糸の際、溶剤が抜けるため、単繊維形状が変形したり、微細な孔があいたりするので、微粒子付着性は、より良好となる。湿式紡糸は、繊維原料樹脂を溶剤に溶解し、凝固浴中に押し出す方式である。凝固浴中での溶剤の抜けだし、凝固過程が複雑であり、単繊維表面は複雑な形状を呈し、微粒子が付着しやすい。
【００２０】
また、溶融紡糸繊維での付着性向上について検討を加え、口金紡糸孔の形状の改良や繊維形成後の繊維表面処理が有効であることを見出した。
通常の溶融紡糸繊維の口金紡糸孔は円形であり、紡糸した繊維の断面もほぼ円形である。これに対し、紡糸孔をいわゆる異形断面とすることにより、断面形状を変えることができる。断面形状の影響を種々検討したところ、凹状部分を有することが有効であることを見出した。凹状部分を有する断面とする紡糸孔の例としては、Ｕ形、Ｙ形、Ｗ形、星形などがある。
また、通常の溶融紡糸繊維は、円滑で単純な表面をしているが、表面を微細な凹凸を有する粗面化構造とすることにより、微粒子の付着性が向上する。粗面化方法としては、薬液、溶剤による溶解処理、分解処理や、エネルギー照射による分解処理などがある。典型的な溶融紡糸繊維であるポリエステルの場合では、アルカリ処理、プラズマ処理などが適用される。
【００２１】
本発明におけるゲルマニウム成分付着綿は、綿状の形態で製品の構成要素とすることができる。その製品の例としては、寝具布団、座布団、椅子布団、丹前、腹巻き、シート、枕などがあり、その中綿として用いられる。
また、本発明におけるゲルマニウム成分付着綿は、さらに加工処理を行い、糸状である紡績糸、布帛状である織物、編物、不織布などとした後、製品の構成要素とすることができる。その製品の例としては、各種の肌着、中衣、外衣、ファンデーション、ナイトウエア、スポーツウエア、靴下、手袋、シーツ、毛布などがある。
【００２２】
次に、実施例により本発明を説明するが、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。
【実施例１】
【００２３】
直径２０μmの羊毛を、ベールより取り出し、開綿機上に広げた。これに、粒径３μmのゲルマニウム鉱石を、羊毛に対して５wt％となるよう添加した。ついで、砕綿機において1,000rpm、混綿機において1,500rpmの回転下に、付着処理を行い、綿収納器に収納した。羊毛綿へのゲルマニウム鉱石の付着率は９４％であった。
このゲルマニウム鉱石微粒子を付着させた羊毛を中綿とした掛け布団をつくり、１０人を対象に、使用テストを行った。温度感（冷えないこと）、安眠性、疲労回復感、起床時の身体調子を総合的に評価し、ＡよりＥまでの５段階でランク付けした。本発明の掛け布団の平均評価はＡランクであり、好評であった。
【００２４】
比較のため、ゲルマニウム鉱石微粒子を付着させないこと以外は、実施例１と同様にして、羊毛の製綿処理を行い、掛け布団をつくり、使用テストを行った。平均評価はＤランクであり、満足な結果ではなかった。
【実施例２】
【００２５】
砕綿機での回転を200rpm、混綿機での回転を200rpmとした以外は、実施例１と同様に製綿処理を行った。付着率は４０％であった。
【実施例３】
【００２６】
実施例１と同様の羊毛に対して、粒径２μmの金属ゲルマニウム微粒子を５wt％添加し、砕綿機で1,000rpm、混綿機で1,500rpmの回転処理を行ったところ、付着率は９５％であった。
【実施例４】
【００２７】
砕綿機および混綿機での回転を、共に200rpmとした以外は、実施例３と同様に製綿処理を行ったところ、付着率は４３％であった。
【実施例５】
【００２８】
ふとん綿用の捲縮加工した６デニールのポリエステル・ステープルファイバーに対して、粒径３μmの金属ゲルマニウム微粒子を１．５％添加し、砕綿機で800rpm、混綿機で1,00rpmの回転処理を行った。微粒子の付着率は、６８％であった。
【実施例６】
【００２９】
木綿繊維に対し、粒径１μmのゲルマニウム・インジュウム合金微粒子を４wt％添加し、砕綿機で600rpm、混綿機で800rpmの回転処理を行った。微粒子の付着率は、９３％であった。
【実施例７】
【００３０】
湿式紡糸したレーヨン・ステープルファイバーに対して、粒径が２μmであるゲルマニウム原子に３個のアルキル基と１個のカルボキシル基が結合した化学構造の有機ゲルマニウムを４wt％添加し、砕綿機で1,200rpm、混綿機で1,700rpmの回転処理を行った。微粒子付着率は、９５％であった。
【実施例８】
【００３１】
丸形断面をした、６デニールのポリエステル・ステープルファイバーに対して、粒径粒径１μmのゲルマニウム鉱石微粒子を４wt％添加し、砕綿機で1,000rpm、混綿機で1,500rpmの回転処理を行った。微粒子付着率は、７１％であった。
【実施例９】
【００３２】
Ｕ字形紡糸孔より押し出した６デニールの異形断面ポリエステル・ステープルファイバーを用いたこと以外は、実施例８と同様にして製綿処理を行った。微粒子付着率は、７９％
であった。
【実施例１０】
【００３３】
アルカリ減量処理により繊維表面を粗面化した、６デニールのポリエステル・ステープルファイバーを用いたこと以外は、実施例８と同様にして製綿処理を行った。微粒子付着率は、８７％であった。
【実施例１１】
【００３４】
木綿繊維に対して、粒径３μmのゲルマニウム微粒子を２wt％、粒径２μmのトルマリン微粒子を１wt％添加し、粉砕機で1,000rpm、混綿機で1,500rpmの回転処理を行った。微粒子付着率は９２％であった。
この微粒子付着綿より紡績、製編、縫製工程により、木綿製ニット肌着をつくり、１０人を対象に着用テストを行った。温度感（冷えないこと）、着用快適性、身体調子等を総合的に評価し、ＡよりＥまでの５段階評価を行った。その平均評価は、Ａランクであり、好評であった。
【００３５】
比較のため、機能性微粒子を付着させないこと以外は、実施例１１と同様にして、製綿、紡績、製編、縫製をおこない、ニット肌着を作製した。着用テスト結果は、Ｄランクであり、満足のいくものではなかった。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、簡便、低コストな方法により、健康、治療・治癒、快適性などの効用を有する綿およびそれよりの繊維製品を提供するものであり、その産業上の適用、波及範囲は広いものがある。
繊維材料としては、羊毛、木綿、ポリエステル、レーヨンなど、単繊維状である、あるいは単繊維とすることができ、綿状となるすべての素材に適用可能である。
また、製綿工程での処理であるため、綿状のもの、および綿を紡績、布帛化などの加工処理した紡績糸、織物、編物、不織布など、綿以降のすべての工程製品を得ることができる。
従って、繊維製品として、寝装品、衣料など広範囲の繊維商品において、健康、治癒、快適性など、現代社会のニーズを満たすことができ、産業上、大きな価値を発揮する。